水下發射技術能力建設項目管理方法研究

◎北京宇航系統工程研究所 馬晨輝 黃海龍

中國運載火箭技術研究院 耿萍萍

水下發射技術是水下兵器研制的核心關鍵技術，也是公認的世界性難題。其能力建設項目是一項復雜系統工程，配合單位涉及到高校、研究所、商用軟件公司等幾十家，各系統組成繁瑣，普通的管理方法已不適應這種大型復雜工程，需要也應該借助系統工程的觀點與方法去實現。北京宇航系統工程研究所通過在傳統航天項目管理模式的基礎上應用系統工程方法開展水下發射技術能力建設項目管理探索工作，從實踐中應用、工程中提煉、過程中總結，形成了系統工程科學在水下發射技術能力建設項目管理中的理論與方法，為大型航天復雜系統工程項目管理提供了新的思路。

一、系統工程理論構建頂層設計

系統科學是關于整體性的科學，充分強調整體系統的綜合最優化，而不是追求單一目標的最優化。水下發射技術能力建設在論證和實施過程中突破了傳統意義上的型號研制保障條件的開展方式，以水下發射技術能力發展方向為指引，提出了國家性的水下發射技術試驗驗證能力體系規劃方案，并以此作為后續能力建設的基石和依據；以滿足型號研制需求為目標，梳理了水下發射技術所面臨的瓶頸和深層需求；以型號研制流程為依托，分解了各類數字試驗條件和仿真設施，挖掘出仿真試驗裝置的屬性、指標、能力、不足和需求。

宇航系統工程研究所按照時間和空間合理化布局，確定了各項能力建設要素在研制過程中的位置，頂層設計形成一整套能力建設體系架構。在此基礎上，構建了由專業仿真模塊、仿真單元、仿真系統以及系統平臺組成的水下發射技術能力建設項目，其中包含數值仿真和模擬試驗、規定常規試驗和非規定常規數字試驗、單項數字試驗和綜合數字試驗、局部數字試驗以及水下發射全過程數字系統試驗，覆蓋水下發射技術研究和型號研制所需的數字試驗需求。

該能力建設體系架構按照系統工程的指導思想，按各分支構成形成整體架構，將自下而上的分支組成與自上而下的頂層架構有機結合，利用系統工程分解—集成方法形成整個能力建設框架和具體建設內容。該體系架構可充分體現系統內部各組分微觀特性的認識，也滿足系統層次之間結構關系的分析和驗證，最終保證系統整體性能滿足型號研制要求。

二、系統工程方法規劃項目論證

宇航系統工程研究所通過頂層設計明確了項目建設依據、建設目標和主要分支構成，在此基礎上，論證項目的主要內容以實現項目建設為主旨。按能力建設體系框架和各分支構成，對各建設內容進行細化并有機結合。

水下發射技術研究補充軟件及模塊分別從型號多體耦合相互作用、多相流耦合作用、受力特性、建模優化設計、提高載荷計算精度等方面出發，研究對應的問題，建立求解方法和手段。通過該部分能力建設獲得關鍵技術的設計參數，考核型號系統總體和分系統方案的正確性、協調性以及對水下發射和飛行環境的適應性。

水下發射虛擬試驗系統重點解決水下發射多學科聯合仿真計算問題，為完成水下發射流體、結構等專業的聯合仿真分析，開展不同發射工況的射前預示虛擬試驗，提供仿真計算與管理的軟硬件平臺。該部分能力建設充分考慮水下發射技術的仿真試驗需求，以水下發射技術研究補充軟件及模塊為基礎構建系統級的虛擬試驗環境，提供虛擬試驗項目管理、虛擬試驗獨立及協同運行控制、虛擬試驗分布式運行環境、虛擬試驗模型設計與管理等功能，完成水下發射流體、結構等學科的專業及聯合仿真分析，開展不同工況的射前預示虛擬試驗仿真計算與管理，對水下發射過程進行全程模擬及各狀態參數的計算，為實際的物理試驗提供可靠的分析依據。

水下發射試驗數據管理子系統用于集中管理水下發射實物試驗數據、虛擬試驗數據和分析結果數據，提供數據導入、查詢等功能，提供面向分析系統的數據訪問接口。該子系統由水下發射實物試驗數據管理模塊、虛擬試驗數據管理模塊、實物試驗數據庫、虛擬試驗數據庫、試驗分析結果數據庫及管理模塊、試驗數據接口模塊及相關硬件系統組成。

其中補充軟件及模塊是虛擬試驗的基礎和驗證手段，虛擬試驗可指導設計，試驗數據管理子系統需要實物試驗、虛擬試驗和補充軟件及模塊必要的仿真數據，同時又是提高虛擬試驗和補充軟件及模塊仿真水平的基礎，三者之間相互補充、相互驗證、相互提高。水下發射能力建設項目包含各類數字試驗，種類繁多，分支龐雜，涉及到的專業和單位較多，而國外能夠借鑒的經驗較少，因此在論證過程中需要面臨局部與整體、系統與系統聯系以及系統分解等問題，這也是個體與整體的辯證統一。

三、全壽命周期管理項目實施

任何系統都有其時效性，不同階段所表現的特性完全不同。水下發射技術能力建設項目歷經頂層設計、規劃論證、實施運行、竣工驗收等階段，在完成項目頂層策劃和前期論證工作后，水下發射技術能力建設項目進入實施和驗收階段。該項目實施過程具有建設周期長、技術難度大、參與人員多、涉及領域廣、規范要求高等特點，實施工作必須在現有條件基礎上充分體現合理規劃、統籌兼顧、健全體系、提升水平、兼顧長遠的指導思想，對建設項目進行全壽命周期管理。

在該項目實施初期，宇航系統工程研究所對事項和經費計劃進行了全壽命周期策劃，做到了到事、到時、到人。在實施過程中對策劃進行分解，以計劃形式下發到各建設內容負責人。對影響策劃執行的要素及時分析解決，務求項目按計劃執行。在確保項目進度和經費管理的基礎上，重視對技術的實現和管理。項目實施過程中，針對每項系統進行了分解，按最小單元為系統中的部件，建立工作分解結構組成圖。建立技術狀態專家審查制，技術要求、實施方案、驗收狀態均需通過專家組及最終使用者的審查確認。通過各系統實施過程中的版本狀態控制和資料更新控制，確保資料的及時更新和有效。

通過全壽命周期建設方法，保證了從論證到實施直至驗收各階段，對各種必要關鍵專業技術及其實施的設備和設施進行科學的合理集成，特別是諸如虛擬試驗、數據管理系統等需要大投資和高質量等特殊工程需求的試驗設施項目，更要合理規劃，兼顧長遠。它們是具有多學科的、全方位、多角度、綜合性的大型數字試驗，具有真實性強、考核復雜環境全等特點，能夠正確發揮它們的使用效能是項目論證中最最核心的準則。因此在全壽命周期項目管理中，明確提出了建設項目中各項內容要解決的型號研制問題和應達到的能力指標，指導項目的論證、實施和驗收。在驗收階段，嚴格按項目整體目標對各建設內容進行驗收，確保項目建設滿足現階段和未來幾年型號研制過程水下發射技術研究的需求。

通過項目建設，各項成果有力地支撐了型號設計，從單元到平臺，從單專業到多專業，從數據到系統，全方位地推進型號研制進度和設計改進周期，形成的軟件和工具直接應用于專業設計，提升了設計水平，縮短了設計周期，節約了設計成本，為型號研制工作奠定了堅實的基礎，具有重要的經濟效益和社會效益。

開展水下發射技術能力建設項目可以為水下發射技術機理研究、關鍵技術驗證和工程設計提供手段。項目建設論證實施過程中引入系統工程的管理方法，形成了具有特色的水下發射技術能力建設項目，不但為解決航天項目組織管理提供了新視角和新思路，而且也為大規模項目論證及實施工作提供了方法和工具。同時，在項目規劃、論證及實施過程中有效地提升和完善了系統工程方法理論，體現了在實踐中應用，并在實踐中升華的特點。通過項目實踐，逐步深化了對系統工程方法論的認識，全生命周期管理體現了項目的特性，兼顧了項目的組成細節，凝練了各分支的功效，逐步總結出以體系建設為目標的系統工程方法，可強化我國水下發射技術能力體系建設，也可推動系統科學和管理科學的發展。